Universidad de San Carlos de GuatemalaMicrobiologíaDra. Paola Raquel Lee Parra

Octubre 2014

Bacterias y CancerRelación con enfermedades neoplásicas

HELICOBACTER PYLORI

Alrededor del 50% de la población mundial está infectada por H. pylori, siendo la mayoría de infectados portadores [1]. De este 50%, solo 2% progresan a cancer. Aproximadamente 70% de todos los casos de cancer gástrico son directamente atribuibles a una infección previa por H. pylori [2]. El cancer gástrico continúa siendo la segunda causa de muerte por cancer a nivel mundial [3].

El Helicobacter pylori es una bacteria espiral Gram negativa, microaerofílica, con flagelos unipolares, oxidasa y catalasa positiva. Fue descrita por primera vez por Warren y Marshall [4] en 1984, obteniendo por tal descubrimiento el premio Nobel de Medicina en el 2005. En 1994 el H. pylori se reconoció como causa de úlceras gástricas y duodenales por el Instituto Nacional de la Salud (NIH) de Estados Unidos. Más tarde el mismo año la Agencia Internacional para la Investigación del Cancer (IARC) declaró el H. pylori como un carcinógeno humano del grupo 1 o un carcinógeno definitivamente causante del carcinoma gástrico [5].

El H. pylori por sí mismo tiene efectos carcinogénicos y la respuesta inflamatoria a la bacteria es altamente variable. Por lo tanto, a pesar de las claras asociaciones antes mencionadas, existe una marcada variabilidad en el resultado de una infección. De hecho, la mayoría de los pacientes no desarrollan un proceso neoplásico, probablemente por una compleja interacción entre factores genéticos, ambientales y bacterianos, los cuales aún no son del todo comprendidos.

Entre los mecanismos moleculares considerados de relavancia para la inducción de la carcinogénesis gástricas está la inducción de estres oxidativo y nitrosativo con el consecuente daño celular y al ADN seguido por ciclos de reparación. Al sobrepasarse los mecanismos de reparación y aumentar los errores genéticos bajo la presión de un recambio celular acelerado del epitelio, la transformación neoplásica es inevitable [1].

Dra. Paola Lee, Unidad de Microbiología, USAC

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Biología, genómica y medio ambiente

El H. pylori se adhiere a las células epiteliales del estómago, principalmente en forma extracelular, aunque se han reportado casos de infeción intracelular, sobre todo en pacientes con cancer [6]. La localización intracelular se ha postulado como una causa de infección persistente y resistencia antibiótica [7].

El H. pylori posee varios mecanismos de defensa para sobrevivir en el lumen gástrico. Entre ellos la ureasa que neutraliza el pH gástrico [8], la forma helicoidal y los flagelos unipolares que le permiten moverse en el moco que recubre el epitelio gástrico [9].

Entre las diferentes cepas de H. pylori, existe una variabilidad entre los genomas de alrededor del 20 al 30%. Esta tasa de variabilidad es relativamente alta entre las especies bacterianas y es el resultado de una alta tasa de mutación espontánea y una alta frecuencia de recombinación [10]. Se han identificado varias regiones altamente variables en el genoma del H. pylori: la "zona de plasticidad", el "gen asociado a toxicidad" (cag -cytotoxin associated gene); además varias adhesinas que aseguran el contacto cercano entre el H. pylori y las células epiteliales gástricas: "la adhesina de unión al antígeno del grupo sanguíneo" (BabA -blood group antigen binding adhesin) y la "adhesina de unión al ácido sialico" (SabA -sialic acid binding adhesin). Finalmente el gen vacA codifica la "exotoxina multimerica vacuolizante" (VacA -multimeric vacuolating exotoxin), la cual tiene el potencial de formar vacuolas intracelulares en células del epitelio gástrico. El gen vacA está altamente conservado en todas las cepas de H. pylori [1].

Factores que Influyen en la Oncogenicidad del H. pylori

Es de suma importancia tomar en cuenta factores asociados a la oncogenicidad del H. pylori debido a que la infección por sí misma no explica la carcinogénesis gástrica como lo prueban las siguientes observaciones:

Sólo una pequeña fracción de individuos infectados por H. pylori desarrollan cancer gástrico

La incidencia de cáncer gástrico varía de región en región a pesar de prevalencias similares de H. pylori en todo el mundo [2].

El riesgo de cancer gástrico no está aumentado en pacientes con úlceras duodenales por H. pylori.

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Lo anterior nos hace comprender que el H. pylori es una bacteria sumamente heterogénea, y en múltiples estudios, varios factores han sido involucrados en su oncogenicidad:

1. Gen cag - La mayoría de cepas contienen el gen asociado a citotoxicidad (cag), las cepas cag-negativas, tienen una menor asociación con cancer gástrico. La proporción de cepas cag-positivas varían entre regiones geográficas, teniendo la mayor prevalencia el sudeste de Asia. Los efectos de la proteína CagA (codificada por el gen cag), son: la reorganización del citoesqueleto de actina, incremento de la proliferación celular, activación y motilidad de células inflamatorias y transcripción genética aberrante. Además interactúa con uniones celulares a través de la ocludina, zonulina 1 y moléculas de adhesión celular, lo cual facilita el daño al epitelio y la ulceración de la mucosa, así como el acceso de antígenos de H. pylori a las células de la mucosa encargadas de la inmunidad [11, 12].

2. Gen vacA - Codifica la proteína VacA que produce vacuolas endosomales en las células epiteliales, induce apoptosis e inhibe la proliferación de linfocitos T. Variaciones en la estructura de ésta proteína en el H. pylori se asocian a riesgo aumentado de cáncer gástrico [11].

3. Proteína GroEL - Chaperonina importante para el transporte bacteriano, altamente asociada con la presencia de cáncer gástrico [1].

4. Estres oxidativo y daño de ADN - Especies reactivas de oxígeno y nitrógeno se generan en la mucosa gástrica infectada por H. pylori causando estrés oxidativo y apoptosis en las células epiteliales del estómago [13]. La acumulación de mutaciones, en especial el gen supresor de tumores TP53 se relaciona al aumento de la expresión de cytidina deaminasa (una enzima modificadora de ácidos nucleicos) debido a la presencia de H. pylori [14].

5. Apoptosis - La infección de H. pylori induce apoptosis de las células epiteliales del estómago y una respuesta hiperproliferativa compensatoria del epitelio. El impedimento del funcionamiento normal de las vías apoptóticas por el H. pylori es mediada a través de la regulación a la baja de señales mediadas por la vía de sañalización celular fas y pérdida de la proteína supresora de tumores p27. Las células epiteliales entran en un estado hiperproliferativo resistente a la apoptosis, lo cual altera el balance entre crecimiento celular y muerte programada, llevando al desarrollo de neoplasia. Existe un incremento en la cantidad de proteína anti-apoptótica Bcl-2 en el inicio de la displasia gástrica [15].

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6. Pérdida de la ácidez gástrica - La inflamación crónica de la mucosa gástrica predispone a ciertos individuos a cáncer gástrico a través de la atrofia de las glándulas gástricas, incluyendo la pérdida de células parietales especializadas en la producción de ácido. Al aproximarse el pH intragástrico a 7, bacterias reductoras de nitrato que colonizan la cavidad oral y otras partes del tracto gastrointestinal pueden colonizar el estómago y formar nitritos [16]. Estas bacterias pueden proliferar en el epitelio gástrico y generar nitrosaminas carcinogénicas con potencial genotóxico [1].

7. Variaciones en la suceptibilidad del hospedero - Hasta hace poco era totalmente desconocida la razón de por qué sólo un pequeño porcentaje de la población infectada con H. pylori desarrollaba cáncer gástrico. Un importante avance en el entendimiento fue el descubrimiento de la asociación funcional de polimorfismos simples de nucleótidos (SNP´s) en el gen de la interleucina 1 con la baja secresión de ácido y la suceptibilidad del cáncer inducido por H. pylori [17]. En muchas poblaciones la suceptibilidad de cancer gástrico por H. pylori está asociada a niveles aumentados de interleucina-1β, los cuales a su vez dependen de un SNP funcional en la posición 511. Otros polimorfismos alterados por SNP´s en genes codificadores incluyen: citokinas, receptores de citokinas, reguladores inflamatorios como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina-8, interleucina-10, ciclooxigenasa-2 y alélos específicos de HLA [17].

8. Dieta - El consumo de comidas saladas parece incrementar la posibilidad de infección persistente con H. pylori [18]. Se ha atribuido un efecto protector a antioxidantes en la dieta como las vitaminas C, E y beta-caroteno en personas infectadas, sin embargo los resultados han sido poco consistentes. El riesgo de cancer gástrico asociado al consumo de cárnes rojas, carne procesada y formación endógena de nitrosaminas parece observarse sólamente en pacientes infectados por H. pylori. Existe una posible asociación entre la deficiencia de vitamina D y la propención de que la infección por H. pylori progrese a cancer [19].

9. Hemoglobina A1c - Se ha encontrado una fuerte asociación entre niveles altos de hemoglobina A1c (>6%) y el desarrollo de cancer gástrico en pacientes infectados con H. pylori [20]. El mecanismo por el cual la hiperglicemia sérica aumenta el riesgo de cancer gástrico no es claro, sin embargo, se ha demostrado el riesgo aumentado de otras neoplasias en pacientes con diabetes mellitus.

10. Historia familiar - La historia familiar de cancer gástrico ha sido asociada a un riesgo aumentado de 1.5 a 3 veces mayor de padecer dicha enfermedad en personas contagiadas con H. pylori [21]. Es incierto si estos resultados son el reflejo de un aumento en la prevalencia de infección por H. pylori en familias con más

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de un caso de cancer gástrico. Familiares de personas infectadas con H. pylori tienen un mayor riesgo de infección y también tienen mayor riesgo de tener una menor secreción de ácido gástrico, lo cual se sabe es un marcador de riesgo para desarrollar carcinoma gástrico [22] (ver punto no. 6). Como se mencionó anteriormente, esto puede deberse a polimorfismos en citokinas y a la inflamación resultante en metaplasia causada por H. pylori.

Neoplasias Asociadas

Adenocarcinoma Gástrico

Los adenocarcinomas gástricos generalmente aparecen en el antro o cuerpo y son altamente asociados a H. pylori.

Los principales subtipos de cancer asociados a infección por H. pylori son el "intestinal" y el "difuso" [23]. El subtipo intestinal es el dominante en la mayoría de países en desarrollo, el cual es un tipo indiferenciado con células dispersas, no organizadas en estructuras glandulares y se caracteriza por seguir la secuencia descrita por Correa et al en 1975: gastritis crónica superficial, gastritis atrófica, metaplasia intestinal, displasia y cancer [16]. Al aparecer la metaplasia inestinal, la densidad de H. pylori disminuye, por ser menor la masa de epitelio gástrico al que puede adherirse la bacteria; además, disminuye la secreción gástrica por pérdida de las células parietales y se genera un medio hostil para la supervivencia de del H. pylori que es de naturaleza acidofílica. Por todo lo anterior, muchos de los cánceres gástricos son H. pylori negativos al momento de su presentación.

Linfoma Gástrico (MALT -mucosa associated lymphoid tissue)

Los linfomas MALT son neoplsias de células B no-Hodgkins derivadas de la zóna marginal de los folículos linfoides [24]. Son el 3% de las neoplasias gástricas y el 10% de los linfomas. El estómago es el sitio extranodal más común de aparecimiento de linfomas.

El estómago normal no contiene una cantidad significativa de tejido linfoide. Sin embargo, la gastritis inducida por H. pylori causa agregación de linfocitos CD4+ y células B en la lámina propia. Ocurre presentación de antígenos, seguida por activación de células T, proliferación de células B y formación de folículos linfoides [25].

La asociación entre infección con H. pylori y linfomas MALT ha sido tan concluyente y el resultado de la erradicación del H. pylori en la curación de estos

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pacientes tan efectiva, que el tratamiento antibiótico para erradicar el H. pylori ha sido el tratamiento estandard para este tipo de tumores y no se han necesitado estudios randomizados para su demostración. Dichos estudios ahora se considerarían anti-éticos si se decidiera colocar pacientes en el grupo control sin antibioticoterapia.

FUSOBACTERIUM

La microbiota intestinal se reconoce cada vez más como parte importante en el cáncer colorectal. Estudios recientes han reportado la abundancia de Fusobacterium en pacientes con cáncer colorectal en comparación con pacientes sanos.

La microbiota intestinal humana se encuentra conformada por múltiples especímenes de bacterias, las cuales son reguladas en el intestino por el sistema inmune de la mucosa intestinal, que se compone de una compleja red de funciones y una respuesta inmune que genera un sistema de cooperación entre el hospedero y la microbiota.

En sujetos sanos esta microbiota mantiene la homestasia con el hospedero, pero cuando un imbalance bacteriano, también conocido como disbiosis o disbacteriosis ocurre en el intestino, se presentan diversas enfermedades como la enfermedad de Crohn, colitis ulcerativa y cáncer colorectal.

Ningún espécimen especifico de bacterias ha sido identificado como factor de riesgo para cáncer colorectal, pero recientes estudios han reportan aumento en la cantidad de Fusobacterium en pacientes con tumores colorectales comparados con controles. Estos estudios sugieren que el Fusobacterium puede estar asociado con estadios posteriores de cáncer colorectal (CRC) pero se desconoce su papel en etapas tempranas de carcinogénesis. Se ha encontrado Fusobacterium en mayor cantidad en casos de adenocarcinoma y una correlacion significativa entre la expresión de genes de la IL-10 y TNF alfa [26].

La disbacteriosis en el intestino ha tenido un impacto importante en las noeplasias colorectales. Se demostró en varios estudios el aumento de la cantidad de Fusobacterium, la cual es una bacteria gram negativa que usualmente coloniza la cavidad oral, en relación con adenomas colorectal. Estos estudios sugieren que el Fusobacterium es un potencial biomarcador para carcinogénesis colorectal.

El fusobacterium está implicado en procesos patógenos pro-inflamatorios. La inflamación es conocida como un factor de riesgo para cáncer colorectal, y se ha demostrado la relación entre la inflamación intestinal causada por disbacteriosis y el aumento en el riesgo de colitis asociado a cancer. Diversos marcadores inflamatorios se han relacionado a la presencia de fusobacterium, específicamente aumento de la expresión de ARNm y de las citokinas inflamatorias de la mucosa IL6, IL-10, IL-12, IL-17 y TNF alfa en biopsias rectales, observándose direta correlación de estos marcadores inflamatorios con carcinoma colorrectal [27].

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